对于这种配流盘,在困油过程中,缸内油压的变化极为复杂,它受很多因素的影响。为方便分析,这里不计次要因素的影响,这样,油缸通过过渡区时,缸内油压的变化值为p = - E V 1 V 1( 1)式中: E为油液的容积弹性模数; V 1为柱塞缸通过过渡区时,由于柱塞的位移而引起的缸内容积的变化,容积增加为正,反之为负; V 1为柱塞缸进入过渡区时缸内的容积。
对于变量泵,当液压泵的工况变化(如供油量减少或输出压力降低)时,则按某个特定工况设计的配流盘困油角,就不能适应新的工况,从而重新出现配流冲击现象。
为了使得按某个特定工况设计的配流盘困油角能够适应不同的工况,可将图1所示的配流盘转动,则柱塞缸通过外过渡区时,缸内压力的变化值p = E cos - cos( + 1)K t an max tan + cos( 7)式中:为配流盘转动的角度,顺液压泵转向取正值,反之取负值。
在这种配流盘结构中,柱塞缸通过外过渡区时,一方面由于柱塞的位移使缸内的油液受到预压缩;另一方面由于排油窗口的高压油通过阻尼槽缓慢地向柱塞缸倒流,缸内的压力会逐渐升高,直到其等于或接近于排油窗口的压力时,油缸才与排油窗口接通,从而可以消除或大幅度地减弱配流冲击。
下面分析柱塞通过这种配流盘过渡区时缸内压力的变化特点。若不计次要因素的影响,则柱塞通过阻尼槽时,缸内油液的压力为p = - E V 1( V 1 + V 2)( 12)式中: V 2为排油窗口与柱塞缸之间经阻尼槽流动的油液容积;流出柱塞缸为正;流入为负。
通常,阻尼槽都做成具有等边三角形的流通截面,且其边长随转角线性地增大,如图2所示。对于这种阻尼槽,若初始条件= 0, f = 0, p = 0,则阻尼槽的流通面积与转角的关系为f = 3 4(a SE)2 2 = K 1 2( 16)式中:SE为在设计工况下,缸内压力上升到液压泵设计工作压力时相应的阻尼槽跨角; a SE为在= SE处阻尼槽的边长; K 1为阻尼槽的结构系数。
计算表明:当液压泵在低于设计压力下工作时,缸内压力由吸油窗口的压力平稳地上升到排油窗口的压力p s < p SE所需的转角< SE;当液压泵工作在p s < p SE和< SE(设计斜盘倾角)的工况下,或在设计压力p S E和SE而转速降低的工况下,都会产生类似情况。对于这些情况,计算缸内压力应按下式进行,即dp d = B + p s - p p s - p C 2 p s - p( 18)对于这种情况,缸内压力会平稳地上升到稍高于排油窗口的压力,然后再平稳地下降到与排油窗口接通的时刻略高于排油窗口的压力。 基于配流冲击主要发生在柱塞缸由吸油窗口转入排油窗口的过渡区,因此,对于传动轴单向旋转的单向变量(斜盘仅能朝一个方面改变倾角),在外过渡区上排油窗口一侧开阻尼槽,而在内过渡区的吸油窗口一侧设置预膨胀角是合适的。对于单向旋转的双向变量(斜盘可以朝两个方向改变倾角)泵,无论是外过渡区的排油窗口一侧或者内过渡区的吸油窗口一侧都必须设置相同的阻尼槽,即配流窗口和阻尼槽对于配流盘中心必须是斜对称的。对于双向旋转的双向变量泵,必须设置四个完全相同的阻尼槽。
配流盘设置预压缩角和预膨胀角,能使液压泵的能耗少、效率高,且结构简单,*适用于工作在恒压或压力变化范围不大的工况下的定量泵。具有这种配流盘的液压泵,既不可以反转工作,也不可以实现双向变量;如果需要这种泵较长时间在空载或某一远低于额定压力的状态下工作,则采用配流盘的困油角按额定压力和低压工况折衷设计,或采用困油角按额定压力设计而在外过渡区高压窗口一侧设置阻尼槽,可以确保液压泵在低压下安全可靠地工作,并可以降低液压泵在低压工况下的能量损耗。在配流盘上设置阻尼槽,可使得液压泵在较宽广的工况下有效地减弱配流冲击,但与前一种方法相比,液压泵的能量损失加大,效率较低。
剪切载荷作用下低模量蒙皮的损伤特性探讨飞机结构上的蒙皮实际上往往同时受到拉、压和剪切载荷的共同作用,因此有必要对低模量蒙皮的剪切损伤特性进行研究。由于缺乏复合材料在剪切状态下的断裂韧性数据,因此本研究仅仅采用有限元方法作了初步的探讨,进行了一些数值分析。
已有的研究表明,由±45°和90°层组成的层板,在剪切载荷下,对裂纹扩展不敏感,因而按低模量蒙皮设计概念设计的壁板有可能改善剪切载荷下的损伤容限特性,有限元计算得到的结果也是如此。有限元计算结果显示,低模量蒙皮的破坏过程是在某一载荷下,裂纹自裂尖开始扩展,先沿纵向扩展一小段后,沿横向扩展到加强条边界,由于带板区应力远小于基本层板应力,故在带板区未出现破坏单元,裂纹沿条带边界一直扩展到两端而破坏。据此看,加强条带改变了裂纹方向,但并未对继续扩展的裂纹止裂,但由于基本层板的组成,其失稳临界应力c较之0°层均匀放置时的原始层板将有所提高。对于“3”中的试验件作为算例,低模量蒙皮设计的剩余强度约可提高10%左右。而W 1、W 2、t 1、t 2等参数,因加强条不能起止裂作用,因而基本上没有影响。